BR112015004977B1

BR112015004977B1 - método e meios de jateamento para produção de um acabamento acetinado em um substrato de alumínio

Info

Publication number: BR112015004977B1
Application number: BR112015004977-0A
Authority: BR
Inventors: Dieter Brodalla
Original assignee: Vulkan Inox Gmbh
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2020-12-01
Also published as: EP2892690B1; EA029583B1; CN104703760A; EP2892690A1; SG11201501665VA; US10335924B2; KR20150054982A; HUE031748T2; MX2015002852A; EA201500211A1; CN104703760B; ES2613715T3; JP2015532893A; KR101843623B1; JP6045704B2; BR112015004977A2; US9962811B2; US20160375549A1; PL2892690T3; WO2014037059A1

Abstract

MÉTODO E MEIOS DE JATEAMENTO PARA PRODUÇÃO DE UM ACABAMENTO ACETINADO EM UM SUBSTRATO DE ALUMÍNIO. A presente invenção refere-se a um método e a um material de jateamento para produção de uma superfície acetinada em um substrato de alumínio. É proposto um método para produção de uma superfície acetinada em um substrato de alumínio, compreendendo as etapas: - fornecimento de um substrato de alumínio; - tratamento por jateamento com um material de jateamento das regiões superficiais do substrato de alumínio que são fornecidas para serem acetinadas; em que é usado como material de jateamento uma mistura de partículas angulares e esféricas tendo um diâmetro de grão D90 de ? 0,3 mm.

Description

MÉTODO E MEIOS DE JATEAMENTO PARA PRODUÇÃO DE UM ACABAMENTO ACETINADO EM UM SUBSTRATO DE ALUMÍNIO

[0001] A presente invenção refere-se a um método e a um material de jateamento para produzir um acabamento acetinado ou também chamado “superfície acetinada” em um substrato de alumínio.

[0002] Componentes de alumínio anodizado são atualmente usados em muitos campos nos quais, de um lado, o “visual de alumínio” decorativo deve ser conservado e, por outro lado, a proteção contra corrosão das superfícies de alumínio sensíveis é requerida. Os campos que podem ser mencionados são janelas e setor de revestimentos estruturais, ou também o campo automotivo e aparelhos domésticos.

[0003] Antes da anodização, partes de alumínio são, na maioria dos casos, decapadas a fim tornar as superfícies do alumínio livres das impurezas e remover a camada de óxido (camada passiva) que está naturalmente presente. Dependendo do tipo de tratamento, superfícies semifoscas a fosco-brilhantes são produzidas as quais, devido à sua aparência, são referidas como as chamadas superfícies “acetinadas”.

[0004] A fim de alcançar uma melhor proteção contra corrosão, e também por razões de concepção, os componentes de alumínio são anodizados, isto é, uma camada de óxido é iniciada por meio da eletrólise. Este método é também referido como anodização, em que o alumínio é oxidado eletroliticamente. As superfícies de alumínio assim tratadas também podem ser tingidas antes da selagem final.

[0005] As camadas de óxido produzidas pela anodização do alumínio e de ligas de alumínio são de longe superiores às camadas de óxido que ocorrem naturalmente nas superfícies de alumínio em relação a propriedades mecânicas, resistência à corrosão e aparência decorativa. A boa resistência à corrosão em atmosferas industriais e marítimas é alcançada com camadas de óxido de 20 μm. A camada de óxido que é produzida não é eletricamente condutiva.

[0006] A fim de ser capaz de formar camadas de óxido homogêneas, a anodização é precedida por métodos de prétratamentos mecânicos ou químicos. Estes são especificados, por exemplo, em DIN 17611. A Tabela 1 mostra o sistema de designação do pré-tratamento de superfícies de alumínio de acordo com o DIN 17611 mencionado.

[0007] Os pré-tratamentos mecânicos, químicos e/ou eletroquímicos servem para preparar a superfície dos substratos de alumínio para a oxidação anódica. Efeitos superficiais específicos podem ser alcançados por meio disso. Servem para limpar as superfícies dos componentes, remover as camadas de óxido (camada passiva ou superfícies incorretamente anodizadas) e defeitos superficiais. Uma aparência uniforme da superfície é por meio disso alcançada, e a superfície de alumínio brilhante resultante permite uma troca iônica rápida durante a eletrólise. Além disso, estruturas específicas desejadas e também as indesejadas são criadas, tal como, por exemplo, marcas de esmerilhamento e escova.

[0008] Um dos métodos de tratamento químico que é frequentemente usado é decapagem das superfícies de substrato de alumínio, que também é conhecido como tratamento E6. As superfícies uniformemente foscas e decorativas são por meio disso criadas; o chamado acabamento E6. As irregularidades na superfície que são produzidas pela extrusão dos perfis e o laminamento de folhas metálicas devem ser recobertas ou removidas. As irregularidades estruturais, como marcas de reforço e emendas de soldagem, causadas pela tecnologia também devem ser opacificadas tanto quanto possível para que não sejam incômodas de um ponto de vista decorativo.

[0009] Devido às propriedades anfotéricas das superfícies de alumínio, a superfície do componente pode ser decapada usando tanto bases como ácidos. A camada de óxido que está naturalmente presente na superfície de alumínio é por meio disso removida e qualquer defeito na superfície resultante do processo de produção é diminuído. Consequentemente, uma superfície de alumínio brilhante é obtida. Isto permite a troca iônica muito boa que é necessária para o tratamento eletrolítico subsequente.

[0010] Na maioria dos casos, os substratos de alumínio a serem tratados são introduzidos em um banho de imersão contendo uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH). Devido às suas propriedades químicas, a solução de hidróxido de sódio serve tanto para remover impurezas tais como gorduras e óleos e decapar as superfícies de alumínio. Em muitos casos, entretanto, limpeza e decapagem são realizadas separadamente, porque uma concentração de NaOH significativamente mais baixa é suficiente para a limpeza e dessa forma, por exemplo, menos NaOH é carreado para o tanque de enxague subsequente. O processo de limpeza é referido de acordo com DIN17611 como E0. Entretanto, dependendo do teor de qualquer constituinte da liga do substrato ou do efeito a ser alcançado, compostos de sódio adicionais como silicato, carbonatos ou fosfatos também podem ser usados.

[0011] O óxido de sódio realiza um ataque muito forte contra os óxidos, hidratos de óxido e o metal comum do substrato de alumínio, que é aproximadamente 20 vezes maior do que em concentrações ácidas comparáveis. Para um procedimento de reação ótimo, o banho de imersão deve ser mantido em uma faixa de temperatura definida. A temperatura dentro do banho de decapagem é dependente da utilização ao longo do tempo. Isto é, o banho de decapagem deve ser aquecido se o suprimento de alumínio for baixo ou, no caso de um suprimento de alumínio muito alto, também dever ser resfriado por causa da reação exotérmica aumentada a fim de ser mantido na faixa de temperatura ótima.

[0012] Através do uso da solução de hidróxido de sódio, os óxidos e os hidratos de óxido são reagidos como se segue:
AlO(OH) + NaOH ↔ NaAlO2 + H2O
AlO(OH) + NaOH + H2O ↔ Na[Al(OH)4]
Al(OH)3 + NaOH ↔ Na [Al(OH)4]
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O ↔ 2 Na[Al(OH)4]

[0013] Além disso, a lixívia também ataca o metal comum:
2 Al + 2 H2O + 2 NaOH → 2 NaAlO2 + 3 H2 ↑
2 Al + 6 H2O + 2 NaOH → 2 NaAl(OH)4 + 3 H2 ↑

[0014] Isto quer dizer que aluminato de sódio (NaAl(OH)4) e hidrogênio (H2) formam-se como produtos de reação. Por adição de aditivos tais como, por exemplo, nitratos ou nitritos ao meio decapante, a evolução do hidrogênio pode ser inibida e a operação de decapagem acelerada, em consequência de que, o metal comum é atacado em um menor grau. Entretanto, estes aditivos podem levar à formação de produtos residuais críticos adicionais, tais como, por exemplo, amônia, que poluem a água residual.

[0015] Além disso, o hidróxido de alumínio pode ser depositado no tanque nas paredes e nos elementos de aquecimento, a chamada formação de escala, que pode impedir a operação e em particular prejudicar significativamente a eficiência dos elementos de aquecimento. A formação de escala pode ser contra-atacada pela adição de agentes complexantes como gliconatos ou fosfonatos. Entretanto, tais agentes complexantes também são ambientalmente relevantes e podem poluir a água residual.

[0016] Consequentemente, dependendo da técnica do processo particular, o processo de decapagem produz vários tipos de resíduos, que são descartados ou tratados de maneiras diferentes. O decapante consumido e o lodo resultante devem ser descartados como resíduos, que dão origem a custos de descarte. O lodo produzido a partir do decapante é normalmente depositado, o que está associado com custos de descarte adicionais. Em conjunto, estes custos de descarte representam um fator de custo considerável no tratamento superficial dos substratos de alumínio.

[0017] Além disso, o ataque do decapante na superfície de alumínio para produzir um chamado acabamento E6 também ocasiona a remoção de uma quantidade do material de até 100 g/m2 ou 30 μm. O ataque e a remoção do material por meio disso realizam-se não somente nas faces externas com uma exigência decorativa, mas também nas faces internas, que permanecem invisíveis. No total, a quantidade de material removido, é por isso de até 200 g/m2 ou 60 μm do perfil total. O consumo do agente decapante é por meio disso linearmente dependente da quantidade removida. A perda do agente decapante que é causada pela remoção do material pode ser compensada com relativa facilidade através da adição de decapante fresco. Entretanto, o complexo de aluminato de sódio que também se forma causa um aumento na viscosidade do decapante, em consequência de que o processo de decapagem torna-se menos eficaz ao longo do tempo. Quando a concentração de alumínio aumenta, o hidróxido de alumínio também precipita a partir do meio decapante e se instala como um depósito similar a lodo no tanque de decapagem. O banho de decapagem, por isso, deve ser renovado ou substituído regularmente. Os métodos de acordo com a técnica prévia atual associam-se consequentemente com uma alta ocorrência de substâncias ambientalmente críticas e um alto consumo de energia.

[0018] Em vista do acima mencionado, o objeto da presente invenção é fornecer um método para produzir superfícies acetinadas em substratos de alumínio que seja capaz de superar as desvantagens mencionadas da técnica prévia. Em particular, é um objeto da presente invenção fornecer um método para produzir superfícies de alumínio acetinadas cuja aparência seja substancialmente idêntica às superfícies de alumínio produzidas pelo tratamento de acordo com o DIN 17.611 E6.

[0019] O objeto é alcançado por um método conforme reivindicado na reivindicação 1. A modalidade do método de acordo com a invenção será encontrada nas reivindicações dependentes e no relatório descritivo a seguir.

[0020] É, portanto, proposto um método para produzir uma superfície acetinada em um substrato de alumínio, compreendendo as etapas do método:

- fornecimento de um substrato de alumínio;
- tratamento por jateamento com um material de jateamento das regiões superficiais do substrato de alumínio que são fornecidas para serem acetinadas; em que é usado como o material de jateamento uma mistura de partículas angulares e esféricas tendo um diâmetro de grão D90 de ≤0,3 mm.

[0021] De acordo com uma modalidade, é proposto um método para produzir uma superfície acetinada em um substrato de alumínio, compreendendo as etapas do método:

- fornecimento de um substrato de alumínio;
- tratamento por jateamento com um material de jateamento das regiões superficiais do substrato de alumínio que são fornecidas para serem acetinadas;
- anodização das regiões superficiais tratadas por jateamento; e
- selagem das regiões superficiais anodizadas,

em que é usado como material de jateamento uma mistura de partículas angulares e esféricas tendo um diâmetro de grão D90 de ≤0,3 mm.

[0022] De acordo com uma modalidade, é proposto um método para produzir uma superfície acetinada em um substrato de alumínio, compreendendo as etapas de método:

em que como o material de jateamento uma mistura de partículas angulares e esféricas tendo um diâmetro de grão D90 de ≤0,3 mm e ≥ 0,01 mm é usado.

[0023] De acordo com uma modalidade, o material de jateamento pode ser assim escolhido de modo que a mistura compreenda partículas angulares e esféricas tendo um diâmetro de grão D90 de ≤0,3 mm e ≥0,01 mm, de preferência de ≤0,2 mm a ≥0,01 mm, com mais preferência de ≤0,1 mm a ≥0,01 mm, com preferência adicional de ≤0,05 mm a ≥0,01 mm e com a máxima preferência de ≤0,02 mm a ≥0,01 mm.

[0024] A menos que indicado de outra maneira, as expressões “diâmetro da partícula” e “diâmetro do grão”, como usadas na descrição presente, referem-se a um diâmetro de partícula e diâmetro de grão D90, isto é, pelo menos 90% da composição total da partícula ou da composição total do grão tem os diâmetros de partícula ou de grão indicados.

[0025] Os respectivos teores das partículas angulares e circulares, indicadas em % em peso, são escolhidos de maneira que a composição total de partículas angulares e circulares não exceda 100% em peso.

[0026] De acordo com uma modalidade, o material de jateamento pode ser escolhido de maneira que a mistura compreenda partículas angulares e esféricas como novo grão com a seguinte distribuição de diâmetro de partícula:
>0,315 mm = <0,1%;
≤0,315 a ≥0,200 mm = ≤ 5%;
<0,200 mm e ≥0,050 mm = ≥ 95%
<0,050 mm = <0,1%, com base na mistura material total de jateamento.

[0027] De acordo com a invenção, pode ser fornecido em uma modalidade do método em que a mistura de partículas do material de jateamento seja peneirada e/ou triada antes de ser aplicada à superfície de substrato, a fim de assegurar que nenhuma partícula acima e/ou abaixo do diâmetro de partícula fornecido de acordo com a invenção esteja presente.

[0028] Surpreendentemente, foi mostrado que com tratamento mecânico da superfície e subsequente anodização e selagem, é possível alcançar um acabamento, preferencialmente um acabamento E6, que tem uma aparência substancialmente ou até uma idêntica a superfícies de alumínio correspondentemente tratadas por decapagem. Por prescindir da decapagem, os resíduos ambientalmente críticos são vantajosamente evitados. Além disso, revenimento dos banhos de decapagem não é necessária, em consequência de que uma porção substancial da energia a ser usada no tratamento superficial de alumínio pode ser economizada. Enfim, no tratamento superficial mecânico de acordo com a invenção, somente as regiões superficiais do substrato de alumínio que são, em última análise, visíveis, são tratadas. As regiões que não são visíveis, tais como, por exemplo, o interior de perfis ocos, não são tratadas, diferentemente do que ocorre no tratamento de decapagem de acordo com a técnica prévia, em consequência de que a quantidade do material removido, com base no perfil como um todo, é substancialmente reduzida. Como resultado, a economia de materiais no substrato de alumínio é possível. Em particular, foi mostrado que as faltas estruturais no substrato de alumínio, tais como, por exemplo, marcas de reforço e emendas de soldagem, podem ser removidas substancialmente melhor por meio do tratamento por jateamento de acordo com a invenção de acordo com a invenção, do que até agora era possível com um método químico, como um tratamento de decapagem. Isto também é verdade para os defeitos superficiais mais pronunciados como marcas de prensagem ou arranhões.

[0029] Além disso, o tratamento por jateamento de acordo com a invenção é significativamente mais ambientalmente amistoso em comparação com métodos de tratamento químico de superfícies.

[0030] O termo partícula e grão ou grãos é usado sinonimamente no relatório descritivo.

[0031] Dentro do significado desta invenção, o termo “esférico” com relação a partículas e grãos significa que as partículas e os grãos são substancialmente circulares, isto é, seu comprimento é menor do que duas vezes seu diâmetro.

[0032] Dentro do significado desta invenção, o termo “angular” com relação a partículas e grãos significa que as partículas e os grãos não são esféricos, têm bordas e as bordas quebradas têm arestas vivas.

[0033] Todos os dados físicos relacionados com as partículas de acordo com a invenção referem-se a um chamado “novo grão”, a menos que indicado de outra maneira.

[0034] A expressão “novo grão” com relação à presente invenção refere-se a grãos ou partículas antes do uso como material de jateamento.

[0035] A expressão “estado operacional” com relação à presente invenção refere-se a partículas quando usadas como material de jateamento, que foram entregues a uma máquina de jateamento de material para jateamento de um componente de alumínio e circulam nela.

[0036] As exigências de materiais para jateamento em geral são registradas nos padrões DIN 8201; ISO de DIN 11124 e SAE J 444, aos quais referência é feita aqui em sua totalidade.

[0037] Materiais de jateamento do grão angular e esférico que podem ser usados de acordo com a invenção também podem, entretanto, ter análises de peneira que estejam fora dos padrões acima mencionados.

[0038] A aplicação da mistura de partículas do material de jateamento à superfície de substrato de alumínio pode ser realizada de acordo com a invenção tanto por meio do ar comprimido como por meio da tecnologia de centrífuga acionada por rodas. Enquanto na aplicação da mistura de partículas do material de jateamento na superfície de substrato de alumínio por meio do ar comprimido, as partículas de materiais de jateamento são transportadas por um jato de ar comprimido e aceleradas para a superfície do substrato, na tecnologia de centrífuga acionada por rodas, as partículas de materiais de jateamento são aceleradas à velocidade desejada por uma centrífuga acionada por roda de rotação rápida. Também é possível usar a mistura de partícula do material de jateamento em conjunto, por exemplo, com suspensões aquosas. Tal aplicação da mistura de partícula do material de jateamento por meio de um método de líquido em jato usando a pressão hidráulica e um bocal ou por meio de uma centrífuga acionada por roda são raramente usadas para tal usinagem de perfil. A possível formação de pó durante o tratamento por jateamento pode ser por meio disso reduzida, por exemplo.

[0039] O uso de partículas angulares no tratamento por jateamento de superfícies de alumínio não leva à qualidade desejada de superfície E6. Na verdade, a superfície obtida pelo uso de partículas angulares tende a ser áspera. A superfície tende a permanecer áspera em consequência do pré-tratamento com partículas angulares. A qualidade da superfície de alumínio resultante está longe da qualidade de superfície E6 desejada. O uso de partículas esféricas não leva à remoção de marcas de prensagem ou à qualidade de superfície de alumínio E6 desejada. Nem o uso de partículas esféricas na primeira etapa de tratamento e o uso de partículas angulares em uma segunda etapa subsequente levam a uma superfície de alumínio que tem algo parecido com a qualidade de superfície E6 desejada. Ao contrário, uma superfície significativamente mais áspera do que com a sequência de tratamento supracitada é alcançada. Por outro lado, uma mistura específica de partículas angulares e esféricas, e sem tratamento químico, surpreendentemente, leva à qualidade de superfície de alumínio E6 desejada.

[0040] Sem desejar estar ligado a esta teoria, supõe-se que as partículas angulares contidas na mistura de partículas do material de jateamento exerçam uma ação abrasiva na superfície de substrato, por meio da qual a camada de óxido natural no substrato bem como qualquer impureza é removida, enquanto as partículas esféricas exercem uma ação de selagem da superfície.

[0041] Pelo uso da mistura de partículas do material de jateamento de acordo com a invenção, uma “acetinação”, assim dito, da superfície de alumínio é alcançada.

[0042] De acordo com uma modalidade, é possível por meio da mistura de partículas do material de jateamento, de acordo com a invenção, alcançar uma estrutura superficial e aparência que são similares ao grau mais alto à ação de decapagem de E6 química. Em outras palavras, é possível por meio do uso da mistura de partículas do material de jateamento de acordo com a invenção alcançar uma qualidade superficial de alumínio que corresponde à qualidade de superfície E6.

[0043] A aplicação da mistura de partículas do material de jateamento pode realizar-se, surpreendentemente, não somente por meio de unidades de jateamento, que asseguram aplicação muito uniforme, mas também à mão, sem a formação imediata de estruturas isotrópicas superficiais dependentes da direção. As estruturas superficiais produzidas de acordo com a invenção, por outro lado, podem ser anisotrópicas.

[0044] De acordo com uma modalidade, a nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos tem um teor de novas partículas em grãos angulares entre ≤80% em peso e ≥20% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥30% em peso, mais preferencialmente ≤60% em peso e ≥40% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso, baseado no peso total da nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos.

[0045] De acordo com uma modalidade, a nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos tem um teor de novas partículas em grãos redondos entre ≥20% em peso e ≤80% em peso, preferencialmente entre ≥30% em peso e ≤70% em peso, mais preferencialmente ≥40% em peso e ≤60% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso, baseado no peso total da nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos.

[0046] De acordo com uma modalidade, a nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos tem um teor de novas partículas em grãos angulares entre ≤80% em peso e ≥20% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥30% em peso, mais preferencialmente ≤60% em peso e ≥40% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso e partículas redondas, em que a soma total pelo peso da mistura de partículas do material de jateamento de novas partículas em grãos angulares e esféricos é 100% em peso.

[0047] De acordo com uma modalidade, a nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos tem:

a) um teor de novas partículas em grãos angulares entre ≤80% em peso e ≥20% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥30% em peso, mais preferencialmente ≤60% em peso e ≥40% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso; e/ou
b) um teor de novas partículas em grãos redondos entre ≥20% em peso e ≤80% em peso, preferencialmente entre ≥30% em peso e ≤70% em peso, mais preferencialmente ≥40% em peso e ≤60% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso;

baseado no peso total da nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos, em que a composição total de novas partículas em grãos angulares e redondos é 100% em peso.

[0048] De acordo com uma modalidade adicional, a nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos tem um teor de novas partículas em grãos angulares e novas partículas em grãos esféricos em cada caso 50% em peso, baseado no peso total da mistura de partículas do material de jateamento, em que a quantidade de novas partículas em grãos angulares e novas partículas em grãos esféricos pode estar cada uma presente com um desvio de ± 2% em peso.

[0049] De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, a mistura de partículas do material de jateamento no estado operacional tem um teor médio de partículas angulares entre ≤80% em peso e ≥20% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥30% em peso, mais preferencialmente ≤60% em peso e ≥40% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso.

[0050] A expressão “estado operacional” é para ser entendido no sentido de que é a composição média do material de jateamento durante a operação de jateamento.

[0051] De acordo com uma modalidade adicional, a mistura de partículas do material de jateamento no estado operacional tem um teor médio de partículas angulares entre ≤75% em peso e ≥35% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥45% em peso, baseado na composição total da mistura de partículas do material de jateamento.

[0052] A mistura de partículas do material de jateamento usada no método de acordo com a invenção está submetida a certa quantidade de uso. Em particular, as partículas do material angular de jateamento presentes se degastam durante o uso. Por isso, pode ser fornecido, de acordo com a invenção, a mistura de partículas do material de jateamento é suplementada durante o uso a fim de manter sua eficiência. Pode ser, em particular, que a mistura de partículas do material de jateamento seja fornecida suplementada continuamente ou descontinuamente com uma mistura de partículas do material de jateamento tendo um teor de partículas angulares entre ≤80% em peso e ≥50% em peso, em particular 75% em peso ± 2% em peso e um teor de partículas esféricas, em que a soma total em peso da mistura de partículas do material de jateamento de partículas angulares e esféricas é 100% em peso.

[0053] De acordo com uma modalidade adicional, a mistura de partículas do material de jateamento no estado operacional tem um teor médio de partículas angulares entre ≤80% em peso e ≥35% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥45% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso e partículas redondas, em que a soma total em peso da mistura de partículas do material de jateamento de partículas angulares e esféricas é 100% em peso.

[0054] De acordo com uma modalidade adicional, a mistura de partículas do material de jateamento no estado operacional tem um teor médio de partículas angulares e partículas esféricas, em cada caso, 50% em peso, baseado no peso total da mistura de partículas do material de jateamento, em que a quantidade de novas partículas em grãos angulares e novas partículas em grãos esféricos pode estar cada uma opcionalmente presente com um desvio de ± 2% em peso.

[0055] De acordo com uma modalidade, a mistura de partículas do material de jateamento no estado operacional tem um teor médio de partículas esféricas entre ≥20% em peso e ≤80% em peso, preferencialmente entre ≥30% em peso e ≤70% em peso, mais preferencialmente ≥40% em peso e ≤60% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso, baseado no peso total da nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos.

[0056] De acordo com uma modalidade, a mistura de partículas do material de jateamento no estado operacional pode ter um teor médio:

a) de partículas angulares de ≤80% em peso e ≥20% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥30% em peso, mais preferencialmente ≤ 60% em peso e ≥40% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso; e/ou
b) de partículas esféricas entre ≥20% em peso e ≤80% em peso, preferencialmente entre ≥30% em peso e ≤70% em peso, mais preferencialmente ≥40% em peso e ≤60% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso,

baseado no peso total da mistura de partículas do material de jateamento no estado operacional.

[0057] Pela adição contínua ou descontínua correspondente, a mistura de partícula de material de jateamento média pode ser mantida durante o estado operacional.

[0058] De acordo com uma modalidade adicional, pode ser adicionado à mistura do material de jateamento, durante o estado operacional, o novo material de jateamento em grãos tendo um teor de partículas angulares e partículas esféricas de, em cada caso, 50% em peso com um desvio de ± 2% em peso, baseado no peso total da mistura de partículas do material de jateamento, em que o peso total de partículas angulares e esféricas é 100% em peso.

[0059] De acordo com uma modalidade adicional, pode ser adicionado à mistura do material de jateamento, durante o estado operacional, o novo material de jateamento em grãos tendo um teor de partículas angulares de 70% em peso ± 2% em peso e partículas esféricas de 30% em peso ± 2% em peso, baseado no peso total da mistura de partículas do material de jateamento, em que o peso total de partículas angulares e esféricas é 100% em peso.

[0060] As partículas esféricas geralmente têm um tempo de vida útil maior do que as partículas angulares. As partículas angulares têm uma tendência de quebrar durante o estado operacional; as partículas esféricas, por outro lado, são feitas de um material muito mais dúctil e consequentemente têm uma tendência significativamente mais baixa de quebrar.

[0061] É consequentemente possível adicionar maiores quantidades de partículas angulares quando comparado com partículas esféricas durante o estado operacional, a fim de manter a mistura de partícula do material de jateamento média durante o estado operacional.

[0062] Ressalta-se, neste contexto, que as partículas tendo um diâmetro de <0,01 mm, também referidas como pó, não devem ser entendidas como sendo partículas de materiais de jateamento dentro do significado desta invenção, para que todo os dados de % em peso não incluem partículas tendo um diâmetro de <0,01 mm.

[0063] De acordo com uma modalidade adicional do método de acordo com a invenção, as partículas angulares têm uma dureza média de ≥600 HV, em particular ≥640 HV, preferencialmente ≥750 HV e preferencialmente ≥600 HV e ≤800 HV.

[0064] As partículas angulares que têm uma dureza na faixa de ≥600 HV e ≤800 HV estão comercialmente disponíveis, por exemplo, de Vulkan-Inox sob a marca Grittal®.

[0065] Foi mostrado que partículas angulares dos materiais de jateamento nesta faixa de dureza, em combinação com partículas esféricas, alcançam remoção ótima da superfície para produzir o efeito acetinado desejado sobre a superfície de alumínio. Em particular, as partículas angulares dos materiais de jateamento podem ser ligas metálicas baseadas em ferro, ligas metálicas preferencialmente baseadas em ferro tendo uma matriz martensítica com carbonetos de cromo, e preferencialmente partículas de aço inoxidável, em particular aço inoxidável especial. Preferencialmente, o aço inoxidável compreende carbonetos de cromo. Mais preferencialmente, o aço inoxidável tem um teor de cromo de 30% em peso ± 2% em peso e um teor de carbono de 2% em peso ± 0,5% em peso. Particularmente preferencialmente, as partículas angulares podem consistir de um aço inoxidável contendo carboneto de cromo.

[0066] De acordo com uma modalidade adicional do método de acordo com a invenção, as partículas esféricas têm uma dureza média de ≥250 HV, preferencialmente ≥280 HV, preferencialmente ≥300 HV, mais preferencialmente ≥350 HV, ainda mais preferencialmente de ≥400 HV e adicionalmente preferencialmente de ≥450 HV. De acordo com uma modalidade adicional, as partículas esféricas têm uma dureza média de ≥250 HV e ≤500 HV.

[0067] As partículas esféricas que têm uma dureza na faixa de ≥250 HV e ≤500 HV estão comercialmente disponíveis, por exemplo, de Vulkan-Inox sob a marca Chronital®.

[0068] Também é, entretanto, possível usar partículas esféricas que têm uma dureza de >500 HV, por exemplo, ≤550 HV.

[0069] Foi mostrado que as partículas esféricas dos materiais de jateamento nesta faixa de dureza produzem selagem otimizada da superfície para produzir o efeito acetinado desejado em combinação com as partículas angulares na superfície de alumínio. Em particular, as partículas esféricas dos materiais de jateamento podem ser ligas metálicas baseadas em ferro, preferencialmente partículas de aço inoxidável. Preferencialmente, o aço inoxidável tem uma microestrutura austenítica. Mais preferencialmente, o aço inoxidável tem um teor de cromo de 18% em peso ± 2% em peso e um teor de níquel de 10% em peso ± 2% em peso.

[0070] De acordo com uma modalidade adicional da presente invenção, as partículas de aço inoxidável são particularmente preferencialmente aço inoxidável especial.

[0071] Uma vantagem adicional do método, de acordo com a invenção, consiste em que o material de jateamento usado, por causa de sua composição, simplesmente pode ser transmitido ao processamento industrial, por exemplo, produção de aço. Consequentemente, não representa um material residual mas uma mercadoria, que pode ser suprida a companhias produtoras de aço como um aditivo.

[0072] A velocidade de jateamento no processo de jateamento, também chamado “a velocidade de entrega”, pode ser em média de ≥30 m/s a ≤100 m/s, preferencialmente de ≥35 m/s a ≤90 m/s, mais preferencialmente de ≥40 m/s a ≤80 m/s, mais preferencialmente de ≥45 m/s a ≤70 m/s, e o mais preferencialmente de ≥50 m/s a ≤60 m/s.

[0073] A pressão do jato no bocal de saída pode ser de ≥ 0,2 Mpa a ≥ 1 MPa (≥2 bar a ≤10 bar), preferencialmente de ≥0,3 Mpa a ≥ 0,8MPa (≥3 bar a ≤8 bar), e mais preferencialmente de ≥ 0,4 Mpa a ≥ 0,6 Mpa (≥4 bar a ≤6 bar). Entretanto, também é possível realizar o jateamento com pressões mais altas.

[0074] De acordo com uma modalidade adicional do método, de acordo com a invenção, a superfície de substrato a ser acetinada é desoxidada e/ou decapada após tratamento por jateamento e antes da anodização. Desoxidação acídica ou banho de decapagem podem ser, deste modo, usados.

[0075] De acordo com uma modalidade adicional do método, de acordo com a invenção, a superfície de substrato a ser acetinada é submetida a um tratamento de polimento após o tratamento por jateamento e antes da anodização. O efeito acetinado pode ser, por meio disso, vantajosamente aumentado. Um tratamento de polimento pode ser realizado, por exemplo, por meio de uma solução acídica quente, preferencialmente solução de tratamento contendo ácido fosfórico, com a qual a superfície de alumínio tratada pelo jateamento é colocada no contato. Alternativamente, um tratamento de polimento pode ser realizado eletroliticamente em uma mistura de ácido fosfórico e ácido sulfúrico aplicando uma voltagem. Além disso, todos outros métodos de polimento conhecidos de superfícies de alumínio podem ser usados.

[0076] A anodização e a selagem da superfície do substrato de alumínio fornecida de acordo com a invenção podem ser realizadas da maneira convencional conhecida da técnica prévia, como também é descrito, por exemplo, em DIN 17611.

[0077] De acordo com uma modalidade adicional do método, de acordo com a invenção, pode ser estabelecido que as etapas de enxague sejam fornecidas entre as etapas de tratamento individuais a fim de remover quaisquer resíduos do método que se aderem à superfície de substrato.

[0078] A presente invenção refere-se adicionalmente a um material de jateamento para o tratamento por jateamento de superfícies de alumínio, em que o material de jateamento tem um diâmetro de grão de ≤0,3 mm, preferencialmente ≤0,2 mm, mais preferencialmente ≤0,1 mm, que é caracterizado em que o material de jateamento no estado operacional tem um teor médio de partículas angulares entre ≤90% em peso e ≥30% em peso, preferencialmente entre ≤75% em peso e ≥40% em peso, em particular 50% em peso.

[0079] De acordo com uma modalidade preferencial do material de jateamento, as partículas esféricas têm uma dureza média ≥300 HV, preferencialmente ≥450 HV, e as partículas angulares têm uma dureza média ≥640 HV, preferencialmente ≥750 HV.

[0080] Particularmente preferencialmente, as partículas angulares compreendem um aço inoxidável contendo carboneto de cromo tendo uma estrutura de martensita ou uma microestrutura de δ-ferrita; ou as partículas angulares consistem de um aço inoxidável contendo carboneto de cromo tendo uma estrutura de martensita ou de uma microestrutura de δ-ferrita.

[0081] A invenção será descrita em maiores detalhes abaixo por meio de figuras e modalidades exemplares.

[0082] A figura 1 mostra uma comparação das estruturas superficiais produzidas por decapagem de acordo com a técnica prévia e tratamento por jateamento de acordo com a invenção.

[0083] A figura 1 mostra uma comparação das estruturas superficiais produzidas por decapagem de acordo com a técnica prévia e tratamento por jateamento de acordo com a invenção. Como a comparação mostra, as superfícies de alumínio tratadas por jateamento, de acordo com a invenção, diferenciam-se somente insubstancialmente das superfícies de alumínio tratadas por decapagem de acordo com DIN 17.611 E6, tanto na visão normal como na ampliação microscópica. De fato, mostra-se que a superfície de substrato tratada, de acordo com a invenção, já não mostra nenhuma marca de reforço na visão normal. As superfícies de substrato tratadas por jateamento, de acordo com a invenção, podem ser prontamente montadas com superfícies tratadas por meio do tratamento de decapagem conhecido sem qualquer diferença visualmente perceptível entre suas superfícies.

Exemplo 1

[0084] Seções de perfil de perfis de alumínio extrusados da liga AlMgSiO5 foram removidas de uma planta de prensagem para testes comparativos. Frações de peneiras de tamanhos de peneira D90 de 0,1 mm a 0,2 mm de tamanho de rede tanto do material esférico como do material angular foram produzidas do jateamento de materiais de um fabricante alemão. O material de jateamento redondo era aço inoxidável tendo um teor de cromo de 18% em peso ± 1% em peso e um teor de níquel de 10% em peso ± 2% em peso. O material de jateamento angular era aço inoxidável tendo um teor de cromo de 30% em peso ± 1% em peso e um teor de carbono de 2% em peso ± 0,1. As seções de perfil preparadas então foram jateadas em um gabinete manual com pressão de ar comprimido variável, misturas das frações de peneira esféricas e angulares também sendo usadas.

[0085] Após o jateamento, as seções de perfil foram primeiro limpas em um limpador para superfícies de alumínio ALUFINISH, produto ALFICLEAN, em seguida decapadas suavemente durante um minuto em uma solução de hidróxido de sódio diluída (50 g/l a 60°C), e em seguida desoxidadas em uma solução acídica de 150 g/l de ácido sulfúrico e um aditivo peroxídico (ALFIDEOX de ALUFINISH; 1 g/l) e em seguida anodizadas em um banho contendo 180 g/l de ácido sulfúrico. Uma densidade de corrente de 1,5 A/dm foi usada; o tempo de anodização foi 40 minutos até que uma espessura de camada de 20 μm fosse alcançada. Entre cada uma das etapas de tratamento supracitadas, as seções de perfil foram enxaguadas, e uma operação de enxague de pelo menos um minuto em água de torneira também foi realizada após a anodização. As camadas de óxido produzidas então foram seladas durante uma hora em água quente a 96°C a 98°C, um chamado auxiliar de selagem ALUFINISH, produto ALFISEAL, sendo adicionado à água em uma concentração de 2 g/l. As seções de perfil então foram submetidas a uma avaliação comparativa.

[0086] Além disso, após a limpeza e a decapagem supracitadas, algumas seções de perfil jateadas, em vez de serem desoxidadas como mencionado acima, foram polidas em uma solução de ácido sulfúrico 75%, ácido fosfórico 15% e água 10% em uma temperatura de >100°C durante um minuto e em seguida do mesmo modo anodizadas como descrito. Os resultados das avaliações são descritos resumidamente abaixo:

[0087] Exemplo 1a: No caso das seções de perfil tratadas com partículas esféricas dos materiais de jateamento, as marcas de reforço e as emendas de solda nas superfícies ainda eram inteiramente visíveis e não recobertas.

[0088] Exemplo 1b: No caso das seções de perfil tratadas com partículas angulares dos materiais de jateamento, um revestimento esbranquiçado decorativamente incômodo foi observado em todas as partes após a anodização; o acabamento superficial das superfícies após tratou com as mesmas partículas dos materiais de jateamento foi significativamente diferente dos primeiros testes com partículas dos materiais de jateamento frescas. A cobertura das marcas de reforço e emendas de solda foi significativamente reduzida.

Exemplo 2

[0089] Misturas das partículas do agente de jateamento angulares e esféricas na faixa de 30% do material esférico e 70% do material angular e 30% de partículas do material de jateamento angulares e 70% de esféricas forneceram um acabamento superficial significativamente mais decorativo, e tanto as marcas de reforço como as emendas de solda foram recobertas até a maior extensão possível. Além disso, o acabamento superficial foi reprodutível em uma pluralidade de testes repetidos.

Exemplo 3

[0090] No caso das seções de perfil submetidas a um tratamento de polimento em vez de desoxidação, as superfícies tratadas com a mistura do material de jateamento esférico e angular mostraram um acabamento atraente, brilhante, similar ao cetim.

Exemplo 4

[0091] Os testes foram repetidos em um chamado sistema centrífugo acionado por roda com algumas misturas de partícula de materiais de jateamento diferentes. O mesmo acabamento superficial como tinha sido alcançado no gabinete manual com ar comprimido foi alcançado, mesmo quando a pressão foi variada.

Exemplo 5

[0092] As novas partículas em grãos angulares, por exemplo, da marca GrittalⓇ obtenível de Vulkan Inox GmbH, tendo um diâmetro de grão D90 na faixa de de 0,1 mm a 0,2 mm e uma dureza média de 750 HV foram usadas como material de jateamento. Como novas partículas em grãos esféricos, partículas tendo um diâmetro de grão D90 na faixa de de 0,1 mm a 0,2 mm e uma dureza média de 450 HV foram usadas como o material de jateamento. As novas partículas em grãos esféricos tendo uma dureza média de 450 HV podem ser obtidas, por exemplo, usando partículas da marca Chronital obtenível de Vulkan Inox GmbH, por pré-arredondamento ou compactação dos grãos esféricos anteriormente em uma máquina de forma que o material de teste esférico tenha uma dureza de 450 HV. As novas partículas em grãos angulares e esféricos foram misturadas como indicado na Tabela 2.

[0093] A mistura do material de jateamento em questão, ver a Tabela 2, foi entregue em um escritório de jateamento tipo Normfinish, fabricante Leering Hengelo BV, da série DP 14, com o material de jateamento contínuo limpo para o tratamento de um perfil de estrutura de janela de alumínio padrão extrusado, por exemplo, ALMG SI 0.5, sob as seguintes condições:

[0094] Os resultados são mostrados na Tabela 2.

Avaliação:
+++ = muito bom, corresponde ao acabamento E6
++ = bom, quase corresponde ao acabamento E6
+ = satisfatório, melhor do que o acabamento E5
- / + = levemente melhor do que o acabamento E5
- = aceitável, acabamento E5 e pior
- - = insatisfatório

Claims

Método para produção de uma superfície acetinada em um substrato de alumínio, caracterizado por compreender as etapas de:
- - fornecimento de um substrato de alumínio;
- - tratamento por jateamento com um material de jateamento das regiões superficiais do substrato de alumínio fornecidas para serem acetinadas;
em que é usado como o material de jateamento de uma mistura de partículas angulares e esféricas tendo um diâmetro de grão D90 de ≤0,3 mm.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos tem:
- a) um teor de novas partículas em grãos angulares entre ≤80% em peso e ≥20% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥30% em peso, mais preferencialmente ≤60% em peso e ≥40% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso; e/ou
- b) um teor de novas partículas em grãos redondos entre ≥20% em peso e ≤80% em peso, preferencialmente entre ≥30% em peso e ≤70% em peso, mais preferencialmente ≥40% em peso e ≤60% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso;
com base no peso total da nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos, em que a composição total de novas partículas em grãos angulares e redondos é 100% em peso.
Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que é usado como o material de jateamento de uma mistura de partículas angulares e esféricas tendo um diâmetro de grão D90 de ≤0,3 mm e ≥0,01 mm, preferencialmente de ≤0,2 mm a ≥0,01 mm, mais preferencialmente de ≤0,1 mm a ≥0,01 mm, adicionalmente preferencialmente de ≤0,05 mm a ≥0,01 mm, ainda preferencialmente de ≤0,02 mm a ≥0,01 mm.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas de:
- - anodização das regiões superficiais tratadas por jateamento; e
- - selagem das regiões superficiais a serem anodizadas.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as partículas esféricas têm uma dureza média de ≥250 HV e ≤500 HV, preferencialmente ≥280 HV, preferencialmente ≥300 HV, mais preferencialmente ≥350 HV, ainda mais preferencialmente ≥400 HV e adicionalmente preferencialmente ≥450 HV e ainda preferencialmente ≥500 HV.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as partículas angulares têm uma dureza média de ≥600 HV, em particular ≥640 HV, preferencialmente ≥750 HV e preferencialmente ≥600 HV e ≤800 HV.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a mistura de partículas do material de jateamento no estado operacional tem um teor médio:
- a) de partículas angulares de ≤80% em peso e ≥20% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥30% em peso, mais preferencialmente ≤60% em peso e ≥40% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso; e/ou
- b) de partículas esféricas entre ≥20% em peso e ≤80% em peso, preferencialmente entre ≥30% em peso e ≤70% em peso, mais preferencialmente ≥40% em peso e ≤60% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso,
com base no peso total da mistura de partículas do material de jateamento no estado operacional.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a velocidade de jateamento no processo de jateamento é em média de ≥30 m/s a ≤100 m/s, preferencialmente de ≥35 m/s a ≤90 m/s, mais preferencialmente de ≥40 m/s a ≤80 m/s, ainda mais preferencialmente de ≥45 m/s a ≤70 m/s, e ainda mais preferencialmente de ≥50 m/s a ≤60 m/s.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que no processo de jateamento a pressão do jato de partículas no bocal de saída é de ≥0,2 Mpa a ≥ 0,1 MPa (≥2 bar a ≤10 bar), preferencialmente de ≥ 0,3 Mpa a ≥ 0,8 (≥3 bar a ≤8 bar) e mais preferencialmente de ≥ 0,4 Mpa a ≥ 0,6 Mpa (≥4 bar a ≤6 bar).
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a superfície de substrato a ser acetinada é desoxidada e/ou decapada após o tratamento por jateamento e antes da anodização; e/ou em que a superfície de substrato a ser acetinada é submetida a um tratamento de polimento após o tratamento por jateamento e antes da anodização.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o tratamento por jateamento é realizado por meio de um dispositivo de jateamento em roda centrífuga, um dispositivo de jateamento com injetor e/ou um dispositivo de jateamento por pressão.
Material de jateamento adequado para o tratamento por jateamento de superfícies de alumínio por um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o material de jateamento compreende uma mistura de partículas angulares e esféricas tendo um diâmetro de grão D90 de ≤0,3 mm, em particular tendo um diâmetro de grão D90 de ≤0,3 mm e ≥0,01 mm.
Material de jateamento de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos tem:
- a) um teor de novas partículas em grãos angulares entre ≤80% em peso e ≥20% em peso, preferencialmente entre ≤70% em peso e ≥30% em peso, mais preferencialmente ≤60% em peso e ≥40% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso: e/ou
- b) um teor de novas partículas em grãos redondos entre ≥20% em peso e ≤80% em peso, preferencialmente entre ≥30% em peso e ≤70% em peso, mais preferencialmente ≥40% em peso e ≤60% em peso, em particular 50% em peso ± 2% em peso;
com base no peso total da nova mistura de partículas do material de jateamento em grãos, caracterizado pelo fato de que a composição total de novas partículas em grãos angulares e redondos é 100% em peso.
Material de jateamento de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que
- a) as partículas esféricas têm uma dureza média de ≥250 HV e ≤500 HV, preferencialmente ≥280 HV, preferencialmente ≥300 HV, mais preferencialmente ≥350 HV, ainda mais preferencialmente de ≥400 HV e adicionalmente preferencialmente de ≥450 HV e ainda preferencialmente de ≥500 HV; e/ou
- b) as partículas angulares têm uma dureza média de ≥600 HV, em particular ≥640 HV, preferencialmente ≥750 HV e mais preferencialmente ≥600 HV e ≤800 HV.
Material de jateamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que as partículas angulares e/ou esféricas compreendem ligas metálicas baseadas em ferro, caracterizado pelo fato de que as partículas angulares preferencialmente compreendem ligas metálicas baseadas em ferro tendo uma matriz martensítica com carbonetos de cromo e particularmente preferencialmente as partículas angulares consistem de um aço inoxidável contendo carboneto de cromo, e/ou em que as partículas esféricas preferencialmente consistem de um aço inoxidável, e preferencialmente o aço inoxidável tem uma microestrutura austenítica.